Методы стабилизации частоты лазерного излучения.

 

Изменение оптического пути резонатора (от температуры, вибрации и т.д) приводят к изменению частоты: ,

Чтобы исключить факторы изменения длины резонатора, используются следующие методы:

1. Пассивные методы стабилизации:

-) абсолютно жесткий резонатор

-) использование материалов с низким коэффициентом температурного расширения (сетал - стекла, КТР 10^-9)

2. Активные методы

3. Комплексные методы (активные и пассивные)

 

Активный метод заключается в том, что контролируется насколько процесс успел отойти от нормы и восстанавливается по обратному закону.

Активные метода предполагают активное воздействие на оптическую длину резонатора по результатам контроля.

 

 

Контролируется , при отклонении производится активное воздействие- подстройка резонатора.

Перемещается резонатор с помощью магнитострикции, с помощью пьезоэлектрического эффекта

Пьезоэффект

Магнитострикция

 

 

Для сравнения существует эталон. Для контроля ухода частоты необходимо иметь частотные реперы. (частотный эталон- провал Лэмба)

 

Провал Лэмба:

Наблюдается в зависимости мощности генерации одночастотного лазера от частоты.

 

 

 

(только для неоднородно уширенных контуров- газовые лазеры.)

Связан данный провал с тем, что в процессе перестройки частоты мода работает с разными группами атомов.

Лэмбовский провал строго привязан к центральной частоте лазерного перехода, на которую не воздействует ни температура, ни другие воздействия. (частотный репер)

\\----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Динамика генерации лазеров.

 

P(t) – поляризация активной среды E(t) - поле (моды, сумма мод) ΔN(t)- инверсия населенностей

Лазер – это сложная колебательно-волновая структура. В лазерной системе можно выделить 3 взаимосвязанных динамических переменных:

1. Поле

2. Поляризация активной среды

3. Инверсия населенностей.

Они описываются динамическими уравнениями (дифференциальные уравнения по времени)

=…, =…, =…

 

 

Колебательная система:

 - свободные колебания, где  - время релаксации (характеризует потери), - собственная частота осциллятора.

-вынужденные колебания, где -вынуждающая сила.

 

 

Три фундаментальных уравнения.

Феноменологически напишем динамических уравнения:

E ( t ) – поле в резонаторе.

E(t)=  - сумма отдельных мод. Моды обладают свойством ортогональности. Рассматриваем амплитуду отдельной моды - :

Мода похожа на осциллятор

Где - частота моды (зависит от геометрии резонатора)

- время жизни фотона в резонатор

 - часто поляризации, обусловленная модой m.

 

P ( t ) - поляризация.

Динамическое уравнение- уравнение типа осциллятора:

T₂ – время поперечной релаксации

 - собственная частота осциллятора (частота лазерного перехода)

- нормированная инверсия населенностей

р₂₁ – матричный элемент дипольного момента

Если р₂₁=0, то говорят, что переход запрещен- нет вынуждающей силы («раскачки» поляризации)

 

3. Δ N(t) – инверсия населенностей.

 

Δn₀ – инверсия населенности в системе, где нет насыщения

T₁- время продольной релаксации (время изменения инверсии населенности)

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: